PCM文件格式簡單介紹


PCM文件格式簡單介紹

PCM文件:模擬音頻信號經模數轉換(A/D變換)直接形成的二進制序列,該文件沒有附加的文件頭和文件結束標志。Windows的Convert工具能夠把PCM音頻格式的文件轉換成Microsoft的WAV格式的文件。    
          將音頻數字化。事實上就是將聲音數字化。最常見的方式是透過脈沖編碼調制PCM(Pulse Code Modulation) 。

運作原理例如以下:首先我們考慮聲音經過麥克風,轉換成一連串電壓變化的信號。例如以下圖所看到的。這張圖的橫座標為秒。縱座標為電壓大小。要將這種信號轉為 PCM 格式的方法,是使用三個參數來表示聲音。它們是:聲道數採樣位數採樣頻率


         採樣頻率:即取樣頻率,指每秒鍾取得聲音樣本的次數。採樣頻率越高,聲音的質量也就越好,聲音的還原也就越真實,但同一時候它占的資源比較多。因為人耳的分辨率非常有限,太高的頻率並不能分辨出來。

在16位聲卡中有22KHz、44KHz等幾級,當中,22KHz相當於普通FM廣播的音質,44KHz已相當於CD音質了,眼下的經常使用採樣頻率都不超過48KHz。 
        採樣位數:即採樣值或取樣值(就是將採樣樣本幅度量化)。它是用來衡量聲音波動變化的一個參數。也能夠說是聲卡的分辨率。

它的數值越大,分辨率也就越高。所發出聲音的能力越強。
         聲道數:非常好理解,有單聲道和立體聲之分,單聲道的聲音僅僅能使用一個喇叭發聲(有的也處理成兩個喇叭輸出同一個聲道的聲音)。立體聲的PCM 能夠使兩個喇叭都發聲(一般左右聲道有分工) ,更能感受到空間效果。

 

以下再用圖解來看看採樣位數和採樣頻率的概念。讓我們來看看這幾幅圖。圖中的黑色曲線表示的是PCM 文件錄制的自然界的聲波,紅色曲線表示的是PCM 文件輸出的聲波。橫坐標便是採樣頻率;縱坐標便是採樣位數。

這幾幅圖中的格子從左到右,逐漸加密,先是加大橫坐標的密度,然后加大縱坐標的密度。顯然,當橫坐標的單位越小即兩個採樣時刻的間隔越小。則越有利於保持原始聲音的真實情況,換句話說,採樣的頻率越大則音質越有保證;同理,當縱坐標的單位越小則越有利於音質的提高。即採樣的位數越大越好。



在計算機中採樣位數一般有8位和16位之分。但有一點請大家注意,8位不是說把縱坐標分成8份,而是分成2的8次方即256份; 同理16位是把縱坐標分成2的16次方65536份; 而採樣頻率一般有11025HZ(11KHz),22050HZ(22KHz)、44100Hz(44KHz)三種。



那么,如今我們就能夠得到PCM文件所占容量的公式:存儲量 = (採樣頻率*採樣位數*聲道)*時間/8(單位:字節數).
比如,數字激光唱盤(CD-DA。紅皮書標准)的標准採樣頻率為44.lkHz。採樣數位為16位,立體聲(2聲道),能夠差點兒無失真地播出頻率高達22kHz的聲音,這也是人類所能聽
到的最高頻率聲音。

激光唱盤一分鍾音樂須要的存儲量為:     

(44.1*1000*l6*2)*60/8=10。584。000(字節)=10.584MBytes
這個數值就是PCM聲音文件在硬盤中所占磁盤空間的存儲量。
計算機音頻文件的格式決定了其聲音的品質,日常生活中電話、收音機等均為模擬音頻信號。即不存在採樣頻率和採樣位數的概念,我們能夠這樣比較一下:
  • 44KHz,16BIT的聲音稱作:CD音質;
  • 22KHz、16Bit的聲音效果近似於立體聲(FM Stereo)廣播。稱作:廣播音質;
  • 11kHz、8Bit的聲音,稱作:電話音質。 
微軟的WAV文件就是PCM編碼的一種,在后面我會具體介紹.


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